【毕业设计论文】典型零件的数控加工与仿真及实体造型毕业设计-论文【有对应的CAD图】

订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕业设计（论文） 课题：典型零件的数控加工与仿真及实体造型 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目 录 摘要3 - 4 第一部分 绪论5 （1 ）数控机床的介绍5 - 1 3 （2 ）数控编程的介绍1 3 - 1 8 第二部分 数控加工工艺设计1 8 （1 ）零件的工艺分析1 8 - 2 1 （2 ）刀具的选择2 1 - 2 2 （3 ）编制加工工艺路线2 2 （4 ）F A N U C系统编程2 2 - 2 6 第三部分 数控加工仿真操作2 7 （1 ）C R T / M D I 操作面板介绍2 7 - 3 0 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （2 ）机床操作面板介绍3 0 - 3 3 （3 ）V n u c 软件程序仿真3 4 - 4 0 第四部分 工件的 C A X A 实体造型加工 4 1 （1 ）工件造型及加工 4 1 - 4 3 （2）自动编程与手动编程比较4 4 第五部分 设计小结4 5 第六部分 参考文献4 6 摘要 数控铣削加工除了具有普通铣床加工的特点外，还有如下特点： 1、 零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺 寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。 2、 能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲 线零件以及三维空间曲面类零件。 3、 能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。 4、 加工精度高、加工质量稳定可靠。 5、 生产自动化程序高，可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化。 6、 生产效率高。一 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 7、 从切削原理上讲，无论是端铣或是周铣都属于断续切削方式，而不像车削 那样连续切削，因此对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干 式切削状况下，还要求有良好的红硬性。 关键词:自动化、精度、效率 Summary The number controls milling to process in addition to having the characteristics that the plain milling machine process, return like descend a characteristics: 1, the parts process of the adaptability be strong, vivid good, can process the parts of 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 the specially complicated or hard control size of the outline shape, like molding tool parts, housing body parts.etc 2, can process common engine bed the parts canting process or canning hardly process, if use complicated curve parts and 3D space curved face parts of description of the mathematics pattern. 3, need to carry on to have another pass work after can process to pack a clip fixed position at a time the preface process of parts. 4, process accuracy Gao and process a mass stability credibility. 5, produce automation procedure Gao, can ease labor strength of operate.Be advantageous to production control automation. 6, produce effciency Gao.A 7, from slice to pare priniple to up speak, regardless carry milling or cycle millings to all belong to break to continuously slice to pare a way, but slice to pare not as in a row as truning, so request tool angel higher, have good anti- impact, tenacity and wear resistance.Also request to there is good red rigidity under the sistuation that the dry type slice to pare. Keyword:automate, accuracy, effciency 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 第一部分 绪论 数控机床的介绍 （1） 、数控系统发展趋势 从 1952 年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统.到现在已走过了 46 年历程。数控系统由当初的电子管式起步.经历了以下几个发展阶段： 分立式晶体管式小规模集成电路式大规模集成电路式小型计算机式超 大规模集成电路微机式的数控系统。到 80 年代.总体发展趋势是：数控装置由 NC 向 CNC 发展；广泛采用 32 位 CPU组成多微处理器系统；提高系统的集成度.缩小体 积.采用模块化结构.便于裁剪、扩展和功能升级.满足不同类型数控机床的需要；驱动 装置向交流、数字化方向发展；CNC 装置向人工智能化方向发展；采用新型的自动 编程系统；增强通信功能；数控系统可靠性不断提高。总之.数控机床技术不断发展. 功能越来越完善.使用越来越方便.可靠性越来越高.性能价格比也越来越高。到 1990 年.全世界数控系统专业生产厂家年产数控系统约 13 万台套。国外数控系统技术发展 的总体发展趋势是： ?新一代数控系统采用开放式体系结构 进入 90 年代以来.由于计算机技术的飞速发展.推动数控机床技术更快的更新换 代。世界上许多数控系统生产厂家利用 PC 机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩 展性.并向智能化、网络化方向大大发展。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统.如 美国科学制造中心（NCMS）与空军共同领导的“ 下一代工作站/机床控制器体系结 构” NGC.欧共体的“ 自动化系统中开放式体系结构” OSACA.日本的 OSEC 计划等。开 发研究成果已得到应用.如 Cincinnati- Milacron 公司从 1995 年开始在其生产的加工中 心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的 A2100 系统。开放式体 系结构可以大量采用通用微机的先进技术.如多媒体技术.实现声控自动编程、图形扫 描自动编程等。数控系统继续向高集成度方向发展.每个芯片上可以集成更多个晶体 管.使系统体积更小.更加小型化、微型化。可靠性大大提高。利用多 CPU 的优势.实 现故障自动排除；增强通信功能.提高进线、联网能力。开放式体系结构的新一代数 控系统.其硬件、软件和总线规范都是对外开放的.由于有充足的软、硬件资源可供利 用.不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持.而且也为用户的二 次开发带来极大方便.促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用.既可通过升 档或剪裁构成各种档次的数控系统.又可通过扩展构成不同类型数控机床的数控系统. 开发生产周期大大缩短。这种数控系统可随 CPU 升级而升级.结构上不必变动。 ?新一代数控系统控制性能大大提高 数控系统在控制性能上向智能化发展。 随着人工智能在计算机领域的渗透和发展. 数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理.不但具有自动编程、 前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、 运动参数动态补偿等功能.而且人机界面极为友好.并具有故障诊断专家系统使自诊断 和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置. 能自动识别负载并自动优化调整参数。直线电机驱动系统已实用化。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 总之.新一代数控系统技术水平大大提高.促进了数控机床性能向高精度、 高速度、 高柔性化方向发展.使柔性自动化加工技术水平不断提高。 二、数控机床发展趋势 为了满足市场和科学技术发展的需要.为了达到现代制造技术对数控技术提出的 更高的要求.当前.世界数控技术及其装备发展趋势主要体现在以下几个方面： 1、高速、高效、高精度、高可靠性 要提高加工效率.首先必须提高切削和进给速度.同时.还要缩短加工时间；要确保 加工质量.必须提高机床部件运动轨迹的精度.而可靠性则是上述目标的基本保证。为 此.必须要有高性能的数控装置作保证。 ?高速、高效 机床向高速化方向发展.可充分发挥现代刀具材料的性能.不但可大幅度提高加工 效率、降低加工成本.而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对 制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。 新一代数控机床（含加工中心）只有通过高速化大幅度缩短切削工时才可能进一 步提高其生产率。 超高速加工特别是超高速铣削与新一代高速数控机床特别是高速加 工中心的开发应用紧密相关。90 年代以来.欧、美、日各国争相开发应用新一代高速 数控机床.加快机床高速化发展步伐。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 高速主轴单元（电主轴.转速/min） 、高速且高加/减速度的进给运 动部件（快移速度 60120m/min.切削进给速度高达 60m/min） 、高性能数控和伺服系 统以及数控工具系统都出现了新的突破.达到了新的技术水平。随着超高速切削机理、 超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具.大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动 进给部件以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技 术的解决.应不失时机地开发应用新一代高速数控机床。 依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能的机床执行部件进行高精密度、高响 应速度的实时处理.由于采用了新型刀具.车削和铣削的切削速度已达到 5000 米8000 米/分以上；主轴转数在 30000 转/分(有的高达 10 万转/分)以上；工作台的移动速度： （进给速度）.在分辨率为 1 微米时.在 100 米/分（有的到 200 米/分）以上.在分辨率 为 0.1 微米时.在 24 米/分以上；自动换刀速度在 1 秒以内；小线段插补进给速度达到 12 米/分。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展.高速直线电机的 推广应用.开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的 需求。还由于新产品更新换代周期加快.模具、航空、军事等工业的加工零件不但复 杂而且品种增多。 ?高精度 从精密加工发展到超精密加工（特高精度加工）.是世界各工业强国致力发展的 方向。其精度从微米级到亚微米级.乃至纳米级（10nm）.其应用范围日趋广泛。超 精密加工主要包括超精密切削（车、铣） 、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密 特种加工（三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等） 。随着现 代科学技术的发展.对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现. 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺.发展新型超精密加工机床.完善现代超 精密加工技术.以适应现代科技的发展。 当前.机械加工高精度的要求如下：普通的加工精度提高了一倍.达到 5 微米；精 密加工精度提高了两个数量级.超精密加工精度进入纳米级（0.001 微米）.主轴回转精 度要求达到 0.010.05 微米.加工圆度为 0.1 微米.加工表面粗糙度 Ra=0.003 微米等。 精密化是为了适应高新技术发展的需要.也是为了提高普通机电产品的性能、质 量和可靠性.减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。随着高新技术的发展 和对机电产品性能与质量要求的提高.机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。 为了满足用户的需要.近 10 多年来.普通级数控机床的加工精度已由10m 提高到 5m.精密级加工中心的加工精度则从35m.提高到11.5m。 ?高可靠性 是指数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上.但也不是可 靠性越高越好.仍然是适度可靠.因为是商品.受性能价格比的约束。对于每天工作两班 的无人工厂而言.如果要求在 16 小时内连续正常工作.无故障率 P(t)99%以上的话. 则数控机床的平均无故障运行时间 MTBF 就必须大于 3000 小时。MTBF 大于 3000 小时.对于由不同数量的数控机床构成的无人化工厂差别就大多了.我们只对一台数控 机床而言.如主机与数控系统的失效率之比为 10：1 的话（数控的可靠比主机高一个 数量级） 。此时数控系统的 MTBF 就要大于 33333.3 小时.而其中的数控装置、主轴及 驱动等的 MTBF 就必须大于 10 万小时。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 当前国外数控装置的 MTBF 值已达 6000 小时以上.驱动装置达 30000 小时以上。 2、模块化、智能化、柔性化和集成化 ?模块化、专门化与个性化 机床结构模块化.数控功能专门化.机床性能价格比显著提高并加快优化。为了适 应数控机床多品种、小批量的特点.机床结构模块化.数控功能专门化.机床性能价格比 显著提高并加快优化。个性化是近几年来特别明显的发展趋势。 ?智能化 智能化的内容包括在数控系统中的各个方面： 为追求加工效率和加工质量方面的智能化.如自适应控制.工艺参数自动生成； 为提高驱动性能及使用连接方便方面的智能化.如前馈控制、电机参数的自适应 运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等； 简化编程、简化操作方面的智能化.如智能化的自动编程.智能化的人机界面等； 智能诊断、智能监控方面的内容.方便系统的诊断及维修等。 ?柔性化和集成化 数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点（数控单机、加工中心和数控复 合加工机床） 、线（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段车间独立制造岛、FA） 、 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 体（CIMS、分布式网络集成制造系统）的方向发展.另一方面向注重应用性和经济性 方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段. 是各国制造业发展的主流趋势.是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的 可靠性、实用化为前提.以易于联网和集成为目标；注重加强单元技术的开拓、完善； CNC 单机向高精度、高速度和高柔性方向发展；数控机床及其构成柔性制造系统能 方便地与 CAD、CAM、CAPP、MTS 联结.向信息集成方向发展；网络系统向开放、 集成和智能化方向发展。 3、开放性 为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发 展的要求.最重要的发展趋势是体系结构的开放性.设计生产开放式的数控系统.例如 美国、欧共体及日本发展开放式数控的计划等。 4、出现新一代数控加工工艺与装备 为适应制造自动化的发展.向 FMC、 FMS 和 CIMS 提供基础设备.要求数字控制制 造系统不仅能完成通常的加工功能.而且还要具备自动测量、自动上下料、自动换刀、 自动更换主轴头（有时带坐标变换） 、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网等功能. 广泛地应用机器人、物流系统； FMC.FMS Web- based 制造及无图纸制造技术； 围绕数控技术、制造过程技术在快速成型、并联机构机床、机器人化机床、多功 能机床等整机方面和高速电主轴、直线电机、软件补偿精度等单元技术方面先后有所 突破。并联杆系结构的新型数控机床实用化。这种虚拟轴数控机床用软件的复杂性代 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 替传统机床机构的复杂性.开拓了数控机床发展的新领域； 以计算机辅助管理和工程数据库、 因特网等为主体的制造信息支持技术和智能化 决策系统。对机械加工中海量信息进行存储和实时处理。应用数字化网络技术.使机 械加工整个系统趋于资源合理支配并高效地应用。 由于采用了神经网络控制技术、模糊控制技术、数字化网络技术.机械加工向虚 拟制造的方向发展。 （2 ）数控机床的组成和工作原理 如图所示，数控机床由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置（CNC） 、伺 服驱动及位置检测、辅助控制装置、机床本体等几部分组成。 一、程序编制及程序载体 数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。 在对加工零件进行工艺分析的基 础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀 具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助 装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数 字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。 编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计 算机上进行自动编程（APT）或 CAD/CAM 设计。 编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。 程 序 编 制 数 控 装 置 C N C 输 入 装 置 伺服驱动 及位置检测 辅助控制 ( 即强电控制) 装置 机 床 主运动 进给运动 辅助动作 加工 零件 加工 图纸 数控机床的基本结构 二、输入装置 输入装置的作用是将程序载体 （信息载体） 上的数控代码传递并存入数控系统内。 根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数 控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统； 数控加工程序还可由编 程计算机用 RS232C 或采用网络通信方式传送到数控系统中。 零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控系统内存 较小时） ，另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再 从內部存储器中逐段逐段调出进行加工。 三、数控装置 数控装置是数控机床的核心。 数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来 的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和 逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 序运动和动作。 零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必 须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只 能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补， 也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化” ，求出一系列中间点的 坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的 进给速度、进给方向和进给位移量等。 四、驱动装置和位置检测装置 驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息 的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。因此，它的伺服精度和动 态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。驱动装置 包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电 动机作为执行机构。 位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来， 经反馈系统输入到机 床的数控装置之后，数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱 动装置按照指令设定值运动。 五、辅助控制装置 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻 辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅 助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停 指令， 刀具的选择和交换指令， 冷却、 润滑装置的启动停止， 工件和机床部件的松开、 夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。 由于可编程逻辑控制器（PLC）具有响应快，性能可靠，易于使用、编程和修改 程序并可直接启动机床开关等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。 六、机床本体 数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、 工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床 在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了 很大的变化。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特 点。 （2 ）数控编程的介绍 （1）数控编程的内容与步骤 在普通机床上加工零件时，首先应由工艺人员对零件进行工艺分析，制定零件加工的 工艺规程，包括机床、刀具、定位夹紧方法及切削用量等工艺参数。同样，在数控机 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 床上加工零件时，也必需对零件进行工艺分析，制定工艺规程，同时要将工艺参数、 几何图形数据等，按规定的信息格式记录在控制介质上，将此控制介质上的信息输入 到数控机床的数控装置，由数控装置控制机床完成零件的全部加工。我们将从零件图 样到制作数控机床的控制介质并校核的全部过程称为数控加工的程序编制， 简称数控 编程。数控编程是数控加工的重要步骤。理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样 要求的合格零件，同时应能使数控机床的功能得到合理的利用与充分的发挥，以使数 控机床能安全可靠及高效地工作。 一般来讲，数控编程过程的主要内容包括：分析零件图样、工艺处理、数值计算、编 写加工程序单、制作控制介质、程序校验和首件试加工。 数控编程的具体步骤与要求如下： 1分析零件图 首先要分析零件的材料、形状、尺寸、精度、批量、毛坯形状和热处理要求等，以便 确定该零件是否适合在数控机床上加工，或适合在哪种数控机床上加工。同时要明确 加工的内容和要求。 2工艺处理 在分析零件图的基础上，进行工艺分析，确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装 夹定位方法等） 、加工路线（如对刀点、换刀点、进给路线）及切削用量（如主轴转 速、进给速度和背吃刀量等）等工艺参数。数控加工工艺分析与处理是数控编程的前 提和依据，而数控编程就是将数控加工工艺内容程序化。制定数控加工工艺时，要合 理地选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削参数等；同时 还要考虑所用数控机床的指令功能，充分发挥机床的效能；尽量缩短加工路线，正确 地选择对刀点、换刀点，减少换刀次数，并使数值计算方便；合理选取起刀点、切入 点和切入方式，保证切入过程平稳；避免刀具与非加工面的干涉，保证加工过程安全 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 可靠等。有关数控加工工艺方面的内容，我们将在第 2 章 2.3 节及 2.4 节中作详细介 绍。 3数值计算 根据零件图的几何尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标系，计算零件粗、精加工运动 的轨迹，得到刀位数据。对于形状比较简单的零件（如由直线和圆弧组成的零件）的 轮廓加工，要计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点 的坐标值，如果数控装置无刀具补偿功能，还要计算刀具中心的运动轨迹坐标值。对 于形状比较复杂的零件（如由非圆曲线、曲面组成的零件） ，需要用直线段或圆弧段 逼近， 根据加工精度的要求计算出节点坐标值， 这种数值计算一般要用计算机来完成。 有关数值计算的内容，我们将在第 3 章中详细介绍。 4编写加工程序单 根据加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿量、机床辅助动作及刀具运动轨迹， 按照数控系统使用的指令代码和程序段的格式编写零件加工的程序单， 并校核上述两 个步骤的内容，纠正其中的错误。 5制作控制介质 把编制好的程序单上的内容记录在控制介质上，作为数控装置的输入信息。通过程序 的手工输入或通信传输送入数控系统。 6程序校验与首件试切 编写的程序单和制备好的控制介质，必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法 是直接将控制介质上的内容输入到数控系统中，让机床空运转，以检查机床的运动轨 迹是否正确。在有 CRT 图形显示的数控机床上，用模拟刀具与工件切削过程的方法 进行检验更为方便，但这些方法只能检验运动是否正确，不能检验被加工零件的加工 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 精度。因此，要进行零件的首件试切。当发现有加工误差时，分析误差产生的原因， 找出问题所在，加以修正，直至达到零件图纸的要求。 （2 ）宏程序 在编程工作中， 我们经常把能完成某一功能的一系列指令像子程序那样存人存储 器，用一个总指令来代表它们，使用时只需给出这个总指令就能执行其功能所存人的 这一系列指令称作用户宏程序本体，简称宏程序。这个总指令称作用户宏程序调用指 令。在编程时，编程员只要记住宏指令而不必记住宏程序。 用 户 宏 程序与普通程序的区别在于: 在用户宏程序本体中，能使用变量，可以 给变量赋值，变量间可以运算，程序可以跳转; 而普通程序中，只能指定常量，常量 之间不能运算，程序只能顺序执行，不能跳转，因此功能是固定的，不能变化。用户 宏功能是用户提高数控机床性能的一种特殊功能， 在相类似工件的加工中巧用宏程序 将起到事半功倍的效果。 宏 程 序 体像子程序一样存人到内存里，然后用子程序调用指令调用。 1 、变量概述：一个变量由符号# 和变量号组成，如# i （i = 1 , 2 , 3 ）, 也可用表达 式来表示变量，表达式需加方括号，即# 表达式 ，例如： # # 5 0 ，# 2 0 0 1 - 1 ，# # 4 / 2 ，# # 1 + # 2 - 1 2 在地址号后可使用变量，如： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 F # 9 , 若# 9 = 1 0 0 . 0 ，则表示 F 1 0 0 ; Z - # 2 6 , 若# 2 6 = 1 0 . 0 ，则表示 Z - 1 0 . 0 在程序中定义变量时，可以忽略小数点，例如，当# 1 = 1 2 3 被定义时，变量# 1 的 实际值为 1 2 3 . 0 0 0 。 引用的变量值根据地址的最小输入增量自动进行四舍五入，例如 G 0 0 X # 1 ; 其中 # 1 值为 1 2 . 3 4 5 6 ，C N C 最小分辨率 1 / 1 0 0 0 m m ，则实际命令为 G 0 0 X 1 2 . 3 4 5 。变量有局 部变量，公用变量（全局变量）和系统变量 3 种： （1 ）# 0 表示“空”变量，这个变量总是空的，不能赋值。 （2 ）# 1 # 3 表示局部变量，只能在宏中使用，以保存操作的结果。关闭电源时， 局部变量被初始化为空。宏调用时，自变量分配给局部变量。 （3 ）# 1 0 0 # 1 9 9 ，# 5 0 0 # 9 9 9 表示公用变量，在不同的宏程序间变义相同。关 闭电源时，# 1 0 0 # 1 9 9 被初始化为空，而变量# 5 0 0 # 9 9 9 数据保持。 （4 ）# 1 0 0 0 表示系统变量，用于读和写 C N C 运行时各种数据的变化，例如刀具 当前位置和补偿值，P M C 接口信号，报警信息等。 注意：程序号，顺序号，任选段跳跃号不能使用变量。例如；O # 1 ; / # 2 G 0 0 X 1 0 0 . 0 ; N # 3 Y 2 0 0 . 0 ; 均是错误的。 2 、运算指令 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 编程中变量的用途有 4 个：运算，递增量或递减量（计数器），进行比较操作后 决定是否实现程序的跳转，在程序之间传递参数。 运算指令包括： 算术运算（赋值，加，减，乘，除，绝对值，四舍五入整数化和舍去小数点以下 部分），例如：# i = # j , # i = # j + # k , # i = # j / # k 。 函数运算（正弦，余弦，正切，反正切和平方根），例如： # i = S I N # j , # i = S Q R T # j , # i = A B S # j , 角度以度为单位。 逻辑操作（与，或，异或），例如：# i = # j O R # k , # i = # j X O R # k 。 比较操作（等于，大于，小于，大于等于，小于等于，不等于）见下表： 另外，还有代码转换指令。 3 、程序控制语句 程序控制语句起控制程序流向的作用，有分支语句和循环语句两种。 （1 ）分支语句 无条件分支语句（G O T O ），其功能是转向程序的第 n 句。当指定的顺序号大于 9 9 9 9 时，出现 1 2 8 报警。顺序可用表达式。 格式：G O T O n ; n 是顺序号（1 9 9 9 9 ）。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 条件分支（I F 语句），其功能是在 I F 后面指定一个条件表达式，如果条件满足， 转向第 n 句，否则执行下一段。 格式：I F 条件表达式 G O T O n 。 一个条件表达式一定要有一个操作符（见下表），这个操作符插在两个变量或一 个变量和一个常数之间，并且要用方括号括起来，如 # 2 4 G T # 2 5 。 操作符 意义 操作符 意义 E Q = G E N E L T L E （2 ）循环语句 W H I L E D o m ( m = 1 , 2 , 3 ) ; E N D m ; 当条件式满足时，就遵循执行 W H I L E 与 E N D 之间的程序段，若条件不满足就执行 E N D m 的下一个程序段。 注意： 若指定了 D o m 而没有 W H I L E 语句， 循环将在 D o m 和 E N D 之间无限执行下去。 程序执行 G O T O 分支语句时。要进行顺序号的搜索，所以反向执行的时间比正向执行 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 的时间长。可用 W H I L E 语句减少处理时间。在使用 E Q 或 N E 的条件表达式中，空值和 零的使用结果不同，而含其他操作符的条件表达式将空值看作零。 第二部分 数控加工工艺设计 一、零件图 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 数控铣削加工顺序的安排 加工顺序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序等，工序安排的科学与 否将直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。切削加工工序通常按以下原则 安排： （1）先粗后精 当加工零件精度要求较高时都要经过粗加工、半精加工、精加 工阶段，如果精度要求更高，还包括光整加工等几个阶段。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （2）基准面先行原则 用作精基准的表面应先加工。任何零件的加工过程总是 先对定位基准进行粗加工和精加工，例如轴类零件总是先加工中心孔，再以中心孔为 精基准加工外圆和端面；箱体类零件总是先加工定位用的平面及两个定位孔，再以平 面和定位孔为精基准加工孔系和其他平面。 （3 ）先面后孔 对于箱体、支架等零件，平面尺寸轮廓较大，用平面定位比较 稳定，而且孔的深度尺寸又是以平面为基准的，故应先加工平面，然后加工孔。 （4 ）先主后次 即先加工主要表面，然后加工次要表面。 数控铣削加工参数的确定原则 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序 中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选 用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分 发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能，最大限度地提高 生产率，降低成本。 （1 ）主轴转速的确定 主轴转速应根据允许的切削速度和工件( 或刀具) 的直径 来选择。其计算公式为： n = 1 0 0 0 v / ( D ) 计算的主轴转速 n 最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （2 ）进给速度的确定 进给速度 F 是数控机床切削用量中的重要参数，主要根 据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度 受机床刚度和进给系统的性能限制。 在轮廓加工中， 在接近拐角处应适当降低进给量， 以克服由于惯性或工艺系统变形在轮廓拐角处造成“超程”或“欠程”现象。 确定进给速度的原则： 1 ）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速 度。一般在 1 0 0 2 0 0 m m / m i n 范围内选取。2 ）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工 时，宜选择较低的进给速度，一般在 2 0 5 0 m m / m i n 范围内选取。3 ）当加工精度，表 面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在 2 0 5 0 m m / m i n 范围内选取。4 ）刀具 空行程时， 特别是远距离 “回零” 时， 可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。 （3 ）背吃刀量确定 背吃刀量( ap) 根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚 度允许的条件下， 应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量， 这样可以减少走刀次数， 提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留 0 . 2 0 . 5 m m 精加工余量。 1 、工艺分析 此零件加工中需要保证的精度是孔之间的位置精度，以及孔的精度。由于外形轮 廓已预先加工，装两侧夹以与底面定位，用平口虎钳装夹并找正。 2 、刀具参数及切削用量的选择 工艺卡片 零件号 1 零件名称 典 型 零材料 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 件加工 程序编号 O 0 0 0 1 机床型号 制表 刀具种类 工序内容 工步号 刀具号 种类 直径 长 度 主轴转速 进 给 速 度 补偿量 备注 铣 最 外 面 第一台阶 N 0 1 T 1 立铣 刀 1 6 实测 S 1 0 0 0 F 1 0 0 D01 铣 外 面 第 二台阶 N 0 2 T 1 立铣刀 1 6 S 1 0 0 0 F 1 0 0 铣内台阶 N 0 3 T 1 立铣刀 1 6 S 1 0 0 0 F 1 0 0 铣椭圆 N 0 4 T 2 立铣刀 1 4 S 1 0 0 0 F 1 0 0 钻中心孔 N 0 5 T 3 麻花钻 1 1 . 8 S 3 5 0 F 6 0 铰孔 N 0 6 T 4 立铣刀 1 2 S 5 0 0 F 1 0 0 铣球面 N 0 7 T 5 球铣刀 1 0 S 1 0 0 0 F 1 0 0 3 、工艺路线：铣最外面第一台阶，外面第二及内台阶；铣椭圆；钻中心孔；铰 孔；铣球面。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 4 、加工程序： 加工前已完成对刀，零件的加工由刀具中心轨迹控制。 加工程序 % O0001 T01M03S1000; G21G17G40G54G90G00X0Y0Z20.; ( 铣外面第一台阶) X- 95.Y- 63.; G01G41Z- 15.F100.D01; (通过刀补控制加工精度) X0.Y- 63.; X50.; G03X68.Y - 45.R18.; G01Y40.; G03X30.67Y66.4R28.; G02X- 30.67Y66.4R92.; G03X- 68.Y40.R28.; G01Y- 20.; G03X- 49.15Y- 46.46R28.; G01X- 2.62Y- 62.56.; X50.Y- 63.; G00Z20.; X- 95.Y- 63.; G01Z- 15.; 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 X0Y- 79.; X50.; G03X84.Y - 45.R34.; G01Y40.; G03X25.33Y81.48R44.; G02X- 25.33Y81.48R76.; G03X- 84.Y40.R44.; G01Y- 20.; G03X- 54.38Y- 61.58R44.; G01X- 7.85Y- 77.68.; G00G40Z20.; O0002 ( 铣第二台阶) T01M03S1000.; G21G40G54G90G00X0Y0Z20.; X- 75.Y- 80.; G01G42Z- 10.F100.D01; (通过刀补控制加工精度) G01X- 53.Y- 20.; Y15.; G02X- 3.6Y51.25R38.; G03X3.6Y51.25R12.; G02X50.91Y2.26R38.; X- 4.28Y- 52.07R88.; X- 13.36Y- 52.68R18.; 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 X- 45.Y- 37.44R68.; X- 53.Y- 20.R23.; G00Z20.; X- 75.Y- 80.; G01Z- 10.; G01X- 69.Y- 20.; Y15.; G02X0.Y66.87R54.; G02X66.02Y - 2.68R54.; X0.8Y- 67.24R104.; X- 16.35Y- 68.4R34.; X- 55.43Y- 49.57R84.; X- 69.Y- 20.R39.; G00Z20.; X- 75.Y- 80.; G01Z- 10.; X5.89Y- 82.41.; G03X81.14Y - 7.92R120.; G00G40Z20.; O0003 ( 铣内台阶) T01M03S1000.; G21G40G54G90G00X0Y0Z50.; G01G41X- 35.Y- 20.F100.D01; ( 通过刀补控制加工精度) 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 Z- 10.; G01Y15.; G02X- 9.Y34.08R20.; G03X9.Y34.08R30.; G02X33.9Y8.45R20.; X- 10.Y- 35.R70.; X- 33.26Y- 23.79R50.; X- 35.Y- 20.R5.; G01Y14.9.; G01X- 30.Y14.9.; G02X- 10.5Y29.21R15.; G00G40Z20.; O0004; (铣椭圆) G54G90G0X0Y0Z10.T02M03S1000; G68X0Y0R30.; G0X32.; G01Z- 10.F100.; #1=0 ; N100 #2=32.*COS#1; #3=22.*SIN#1; G01 X#2 Y#3 F100.; #1=#1+1.; IF #1 LT 360. GOTO100; 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 G69; G0 Z100